Question

4．氯化亞銅（CuCl）是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空氣中會被迅速氧化成綠色堿式鹽．從酸性電鍍廢液（主要含Cu²⁺、Fe³⁺）中制備氯化亞銅的工藝流程圖如圖1：

金屬離子含量與混合液pH、CuCl產(chǎn)率與混合液pH的關(guān)系圖如圖2．[已知：金屬離子濃度為1 mol•L^-1時，F(xiàn)e（OH）₃開始沉淀和沉淀完全的pH分別為1.4和3.0，Cu（OH）₂開始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.2和6.7]
請回答下列問題：
（1）析出CuCl晶體時的最佳pH在3左右，酸浸時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Cu（OH）₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O；
（2）鐵粉、氯化鈉、硫酸銅在溶液中反應(yīng)生成CuCl的離子反應(yīng)方程式為2Cu²⁺+2Cl^-+Fe=2CuCl↓+Fe²⁺．
（3）析出的CuCl晶體要立即用無水乙醇洗滌，在真空干燥機內(nèi)于70℃干燥2 h、冷卻密封包裝；70℃真空干燥、密封包裝的目的是加快乙醇和水的蒸發(fā)，防止CuCl被空氣氧化．
（4）產(chǎn)品濾出時所得濾液的主要分成是Na₂SO₄和FeSO₄，若想從濾液中獲取FeSO₄•7H₂O晶體，還需要知道的是不同溫度下硫酸鈉和硫酸亞鐵的溶解度．
（5）若將鐵粉換成亞硫酸鈉也可得到氯化亞銅，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2CuSO₄+Na₂SO₃+2NaCl+H₂O=2CuCl↓+2Na₂SO₄+H₂SO₄．

Answer 1

分析 電鍍廢液中加入堿可生成Cu（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，然后過濾得到濾渣，在pH約為4時，用酸浸得到硫酸銅溶液和氫氧化鐵沉淀，然后蒸發(fā)過濾，在硫酸銅溶液中加入氯化鈉、鐵，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CuCl，發(fā)生2Cu²⁺+2Cl^-+Fe=2CuCl↓+Fe²⁺，最后所得濾液為硫酸亞鐵，
（1）在pH約為4時，用酸浸得到硫酸銅溶液和氫氧化鐵沉淀，說明氫氧化銅被酸溶解，由圖2可知，析出CuCl沉淀的最佳pH應(yīng)為CuCl的產(chǎn)率最大，且氫氧化鐵雜質(zhì)較少，應(yīng)約為3左右；
（2）在硫酸銅溶液中加入氯化鈉、鐵，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CuCl，發(fā)生2Cu²⁺+2Cl^-+Fe=2CuCl↓+Fe²⁺，故答案為：2Cu²⁺+2Cl^-+Fe=2CuCl↓+Fe²⁺；
（3）由題給信息可知CuCl微溶于水，不溶于乙醇，在空氣中會被迅速氧化，為防止氧化應(yīng)隔絕空氣，在干燥、真空環(huán)境中可加快乙醇和水的蒸發(fā)；
（4）產(chǎn)品濾出時所得濾液的主要分成是Na₂SO₄和FeSO₄；獲取FeSO₄•7H₂O晶體，還需要知道的是硫酸鈉和硫酸亞鐵溶解度隨溫度的變化的情況；
（5）若將鐵粉換成亞硫酸鈉是亞硫酸鈉作為還原劑，失電子，反應(yīng)方程式為：2 CuSO₄+Na₂SO₃+2NaCl+H₂O=2CuCl↓+2 Na₂SO₄+H₂SO₄．

解答 解：電鍍廢液中加入堿可生成Cu（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，然后過濾得到濾渣，在pH約為4時，用酸浸得到硫酸銅溶液和氫氧化鐵沉淀，然后蒸發(fā)過濾，在硫酸銅溶液中加入氯化鈉、鐵，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CuCl，發(fā)生2Cu²⁺+2Cl^-+Fe=2CuCl↓+Fe²⁺，最后所得濾液為硫酸亞鐵，
（1）在pH約為4時，用酸浸得到硫酸銅溶液和氫氧化鐵沉淀，說明氫氧化銅被酸溶解，反應(yīng)的離子方程式為Cu（OH）₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O，由圖2可知，析出CuCl沉淀的最佳pH應(yīng)為CuCl的產(chǎn)率最大，且氫氧化鐵雜質(zhì)較少，應(yīng)約為3左右，
故答案為：3；Cu（OH）₂+2H⁺=Cu²⁺+2H₂O；
（2）在硫酸銅溶液中加入氯化鈉、鐵，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CuCl，發(fā)生2Cu²⁺+2Cl^-+Fe=2CuCl↓+Fe²⁺，故答案為：2Cu²⁺+2Cl^-+Fe=2CuCl↓+Fe²⁺；
（3）由題給信息可知CuCl微溶于水，不溶于乙醇，在空氣中會被迅速氧化，為防止氧化應(yīng)隔絕空氣，在干燥、真空環(huán)境中可加快乙醇和水的蒸發(fā)，
故答案為：加快乙醇和水的蒸發(fā)，防止CuCl被空氣氧化；
（4）產(chǎn)品濾出時所得濾液的主要分成是Na₂SO₄和FeSO₄；獲取FeSO₄•7H₂O晶體，還需要知道的是硫酸鈉和硫酸亞鐵溶解度隨溫度的變化的情況，
故答案為：Na₂SO₄和FeSO₄；不同溫度下硫酸鈉和硫酸亞鐵的溶解度；
（5）亞硫酸鈉作為還原劑，失電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：2 CuSO₄+Na₂SO₃+2NaCl+H₂O=2CuCl↓+2 Na₂SO₄+H₂SO₄，故答案為：2CuSO₄+Na₂SO₃+2NaCl+H₂O=2CuCl↓+2 Na₂SO₄+H₂SO₄．

點評 本題考查實驗方案制備，為高頻考點，側(cè)重考查學(xué)生獲取信息、信息加工、自學(xué)能力，熟悉流程圖中物質(zhì)性質(zhì)及基本操作是解本題關(guān)鍵，注意圖2中曲線變化趨勢及影響因素，題目難度不大．